поколения, устройства и принцип работы
Главная » Устройства
УстройстваОпубликовано
Дифференциал Torsen — это тип самоблокирующегося дифференциала с червячной передачей. Как и любой другой дифференциал, он предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами или между ведущими мостами. Название механизма происходит от фразы Torque Sensing, что переводится как «чувствительный к крутящему моменту». Обзор принципа работы, основных компонентов, преимуществ и недостатков этого другого поколения электропередач.
Содержание
Принцип работы
Общий вид дифференциала Торсен
Torsen — это червячный самоблокирующийся дифференциал. Это означает, что дифференциал блокируется автоматически при возникновении разницы крутящего момента между корпусом механического устройства и его приводным валом. Сам дифференциал состоит из ведомой и ведущей червячных передач, которые называются «полуосями» и «сателлитами» соответственно. Червячная передача имеет одну особенность: она не вращается на других передачах, но сама может приводить в движение другие передачи. Эта особенность (заклинивание) позволяет частично блокировать дифференциал.
Рассмотрим, как работает дифференциал с червячной передачей в мосту.
Если колеса автомобиля имеют хорошее сцепление и плавный ход, крутящий момент равномерно распределяется между осями. При внезапном увеличении крутящего момента приводные червяки пытаются начать движение в противоположном направлении. Ведомые шестерни перегружаются, выходные валы блокируются, и избыточный крутящий момент от двигателя машины передается на другую ось.
Самоблокирующийся червячный дифференциал между колесами включается при пробуксовке одного из колес. Когда крутящий момент на одном колесе уменьшается в результате пробуксовки, дифференциал блокируется и передает крутящий момент от двигателя на другое колесо. Проскальзывающее колесо частично блокируется, и степень блокировки зависит от того, насколько сильно потерян крутящий момент.
Ограниченный дифференциал повышенного трения Torsen позволяет достичь максимального распределения крутящего момента 7:1 (86%:14%).
Устройство и основные компоненты
Краткий обзор основных компонентов, составляющих дифференциал Torsen:
- Правый и левый полувалы коробки передач (другое название: «солнечная коробка передач»). Крутящий момент передается на оси/шарниры через шлицевое соединение.
- Сателлиты правой и левой полуосевых передач. Они соединяют чашку дифференциала с шестернями полуосей. Torsion имеет в своей конструкции четыре спутника.
- Жилье (другое название: «чаша раздора»). Она передает крутящий момент от главной коробки передач к шестерням, приводимым в движение спутниками. На нем установлена главная звездочка коробки передач. Внутри дифференциального стакана находятся оси, на которых установлены сателлиты.
- Выходные валы.
Схема дифференциала Torsen в трансмиссии Audi Quattro
Следует отметить, что этот тип самоблокирующегося дифференциала имеет наиболее совершенную конструкцию.
Поколения дифференциала Torsen
Самоблокирующийся дифференциал имеет три поколения:
- T-1 — это первое поколение самоблокирующегося дифференциала крутящего момента. Червячные муфты являются сателлитами и шестернями ведущих мостов. Полуосевые сателлиты соединены шестернями с цилиндрическими зубчатыми колесами. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям. Дифференциал Thorsen первого поколения позволяет колесам автомобиля вращаться с разной скоростью. При проскальзывании колеса механизм пытается передать большую часть мощности двигателя автомобиля на другую полуось, что приводит к заклиниванию червячной передачи этой полуоси. Сила трения, возникающая в червячной передаче из-за разности значений крутящего момента на колесах, блокирует дифференциал. Дифференциал Torsen первого поколения является самым мощным среди всех конструкций в своем классе.
- T-3 — это дифференциал третьего поколения. Он имеет планетарную конструкцию. Третье поколение Torsen в основном используется в качестве межосевого дифференциала в полноприводных автомобилях. Механизм имеет компактные размеры благодаря тому, что ведущая шестерня и оси сателлитов размещены в конструкции параллельно.
- T-2 — это второе поколение устройства. Основное отличие от первого поколения: оси сателлитов расположены вдоль осей полуосей; сами сателлиты находятся в специальных карманах в корпусе дифференциала, а шестерни парных сателлитов, которые участвуют в процессе блокировки механизма при заклинивании, косозубые.
Начнем с преимуществ дифференциала Torsen:
- плавность работы;
- Распределение мощности двигателя автомобиля между колесами или ведущими мостами происходит автоматически и не требует участия водителя;
- высокая точность работы;
- низкий уровень шума;
- низкий уровень шума; при правильной эксплуатации дифференциал практически не требует технического обслуживания (необходимо лишь своевременно проверять и заменять уровень трансмиссионного масла).
- мгновенное перераспределение крутящего момента не влияет на процесс торможения;
недостатки дифференциала Торсена:
- относительно низкая эффективность;
- высокий износ нагруженных компонентов;
- высокая стоимость из-за сложности изготовления и монтажа механизма;
- повышенный расход топлива из-за потерь на трение механических компонентов устройства;
- ускоренный износ деталей при использовании на одной оси колес с разными характеристиками (например, при установке запасного колеса, отличающегося от установленных колес).
- механизм требует специальных смазочных материалов из-за значительного тепла, выделяемого во время работы;
- предрасположенность к судорогам;
Применение
Дифференциал Torsen используется в качестве межколесного и межосевого дифференциала. Дифференциал Audi Quattro Torsen хорошо известен. В современных полноприводных автомобилях это механическое устройство устанавливается довольно часто.
Популярность разделителя крутящего момента Torsen объясняется тем, что он не связан с какой-либо электроникой или муфтами. Этот компонент трансмиссии представляет собой относительно простой механизм, характеризующийся молниеносной реакцией и отсутствием негативного влияния на процесс торможения. Именно поэтому этот дифференциал используется ведущими производителями автомобилей.
Cамоблокирующийся дифференциал,Torsen, LSD — что это и как работает?
При движении прямо скорости обоих приводных валов одинаковы. И скорость, и крутящий момент передаются от шестерни на ведущее колесо постоянного зубчатого колеса, прочно соединенное с клеткой дифференциала, с которой они вращаются вместе.
если авто движется прямоНо автомобиль не всегда движется прямо, а выполняет различные маневры: поворот, перестановку, обгон и т. д. Также дорожное покрытие часто неровное, а это означает, что колеса транспортного средства, в зависимости от ситуации, в одно и то же время могут преодолевать разные расстояния.
По этой причине, например, при прохождении поворота, если скорость колес на оси одинакова, одно из них неизбежно проскальзывает, что приводит к более быстрому износу шин. Но это еще не самое страшное. Гораздо хуже то, что у автомобиля катастрофически снижается управляемость.
Именно для решения этих проблем и был создан дифференциал — механизм, который дополнительно распределяет энергию, исходящую от двигателя, между осями транспортного средства в соответствии со значением сопротивления качению: чем оно меньше, тем выше скорость движения колеса, и наоборот.
Оглавление
- Блокировка дифференциала
- Конический дифференциал
- Дифференциал для переднеприводных машин
- Открытый/свободный дифференциал
- Самоблокирующийся дифференциал
- Дифференциал ограниченного трения (LSD), самоблокирующийся дифференциал
- Самоблокирующийся дифференциал типа Torsen
- Самоблокирующийся дифференциал с фрикционной муфтой
- Межосевой дифференциал
- Как работает дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (ДПВС)? — Видео
- Читать еще по теме
Блокировка дифференциала
Во время нормальной работы функция дифференциала состоит в том, чтобы разделить приложенный крутящий момент на два равных больших выходных крутящих момента для левого и правого колеса, не зависимо от того, одинаковы ли скорости левого и правого колеса.
Однако иногда бывает важно отключить дифференциал по сцеплению (сцеплению колес с дорогой). Например. если дорога скользкая из-за гололеда или грязи. Замыкание дифференциала заключается в блокировке центральных (планетарных) колес относительно обоймы, что предотвращает вращение сателлитов, а дифференциал должен вращаться как единое целое. Например, для блокировки дифференциала используется скользящая муфта, зубчатая муфта и т. Д.
Механическая блокировка дифференциалаМеханическая блокировка дифференциала.
Конический дифференциал
Конический дифференциал имеет компенсирующие шестерни из конических шестерен с прямыми зубьями. Основная часть всего устройства состоит из клетки дифференциала, которая прикручена болтами к ведомому колесу постоянной трансмиссии — на пластинчатом колесе.
Ось автомобиля имеет два ведущих вала. Приводной вал соединен с колесом транспортного средства одним концом, а планетарное колесо дифференциала — другим концом. Между планетарными шестернями на штифте установлены две или четыре конические шестерни — сателлиты.
1 — дисковое колесо, 2 — клетка дифференциала, 3 — шестерня, 4 — планетарное колесо, 5 — сателлитДифференциал для переднеприводных машин
Передний дифференциал состоит из прямозубых шестерен. Как и конический дифференциал, он состоит из шестерни и клетки дифференциала, прикрепленной к пластинчатому колесу. Сателлиты и центральные (планетарные) колеса имеют прямозубые шестерни.
Однако колесная формула другая. Сателлит не входит в зацепление с обоими центральными колесами, но половина сателлита входит в зацепление с одним центральным колесом, а другая половина — с другим центральным колесом. Дифференциал имеет две пары сателлитов, повернутых друг относительно друга на 180 °. Принцип такой же, как и у конического дифференциала.
Открытый/свободный дифференциал
Свободный дифференциал — наиболее распространенный тип в современных автомобилях. Обычно он состоит из клетки с двумя свободно вращающимися коническими шестернями, которые входят в зацепление с шестернями выходных валов.
Вся клетка приводится в движение коробкой передач. Подаваемый крутящий момент таким образом распределяется на оба выхода равными частями.
Открытый дифференциал никогда не даст одному выходу крутящего момента больше, чем другому, независимо от разницы в скорости, скольжении или нагрузке на колеса. Если сцепление одного колеса уменьшается до такой степени, что оно начинает проскальзывать, его сопротивление вращению и, следовательно, прилагаемый крутящий момент будут уменьшены.
Однако это также приводит к немедленному снижению крутящего момента на такую же величину на втором нескользящем колесе. Оба колеса тянут меньше, хотя одно переключается и поворачивается намного быстрее, но моменты и тяговые силы обоих колес остаются равными.
Таким образом, снижение тяги одного колеса удвоится, а общая тяга автомобиля значительно упадет. Это недостаток открытого дифференциала.
Самоблокирующийся дифференциал
Свойства дифференциала определяются его механическим КПД (потери, вызванные взаимным перемещением его основных частей — шестерен).
Обычный симметричный дифференциал с коническими или прямозубыми шестернями и прямыми зубьями имеет относительно высокий КПД и поэтому может делить крутящий момент почти в соотношении 1: 1.
Чтобы иметь возможность передавать значительно более 50% поставляемого крутящего момента в одну сторону, он должен иметь более низкий КПД (или более высокую согласованность).
Самоблокирующиеся дифференциалы делятся на классические самоблокирующиеся дифференциалы повышенного трения (так называемые LSD), дифференциал типа Torsen и самоблокирующийся дифференциал с вязкостной муфтой.
Дифференциал ограниченного трения (LSD), самоблокирующийся дифференциал
Конструктивно каждый самоблокирующийся дифференциал (кроме Torsen) основан на стандартном коническом дифференциале. Как видно на рисунке между двумя прижимными кольцами находится вал-шестерня, сателлиты ведущей шестерни и сами центральные колеса, которые приводят в движение приводные валы.
За каждым нажимным диском находится несколько дисков сцепления, поочередно прикрепленных к кожуху дифференциала (внешнему) и к центральному колесу (внутреннему).
Как только сила двигателя начинает действовать на дифференциал, весь корпус дифференциала начинает вращаться, а вместе с ним и поперечный вал, установленный в канавках нажимных дисков, которые имеют треугольную форму, благодаря чему два нажимных диска раздвигаются к корпусу дифференциала. Возникающее давление действует на фрикционные ламели, которые прижимаются друг к другу.
Это заставляет ведомые колеса постепенно блокироваться вместе в зависимости от мощности, подаваемой двигателем. Это снижает пробуксовку колес при быстром прохождении поворотов и равномерно передает мощность на колеса при ускорении. Даже при торможении LSD обеспечивает больше тяги, меньшее боковое смещение и более легкий вход в поворот.
По словам производителей, существуют разные типы дифференциалов LSD, которые обычно делятся на так называемые односторонние, частично двусторонние и двусторонние.
Это обозначение представляет собой конструкцию (тип) канавки прижимного диска, в которой установлен поперечный вал конического редуктора дифференциала.
Односторонний дифференциал — это конструкция, которая блокирует ведущие колеса только в одном направлении при ускорении.
Двусторонний дифференциал, с другой стороны, блокирует ведущие колеса в обоих направлениях. При ускорении и замедлении.
Частично двусторонний дифференциал по сути такой же, как и двусторонний, за исключением того, что степень блокировки колес при замедлении ниже, чем при ускорении. Обеспечивает большую тормозную устойчивость.
Самоблокирующийся дифференциал типа Torsen
Особенность этого дифференциала в использовании преимущества косозубой (червячной) шестерни, которая передает крутящий момент от спирали на косозубое колесо, но не наоборот.
В дифференциале Torsen винты представляют собой планетарные шестерни, а сателлиты образуют три пары косозубых колес малого диаметра.
Сателлиты одной пары связаны между собой прямозубыми цилиндрическими шестернями с прямыми зубьями, и каждый зацепляет одну планетарную шестерню.
При движении по прямой и с одинаковым сцеплением колес дифференциал вращается как единое целое, скорости сепаратора и обеих планетарных шестерен одинаковы, и на каждое колесо передается одинаковый крутящий момент.
Обратите внимание на то, что червячные сателлиты соединены прямозубыми шестернями и в случае блокировки одного- блокируется второй. таким образом, если колесо начинает вращаться быстрее, то вся система блокируется и крутится одновременно.
Из-за эффекта зажима увеличивается доля крутящего момента на колесо с лучшим сцеплением. При этом даже на крутых поворотах это не ограничивает балансирующее действие дифференциала, и оба колеса вращаются (катятся) по дороге со скоростью, соответствующей их траектории.
Если сцепление одного колеса ухудшается (например, из-за меньшей нагрузки или скользкости), оно не может перевернуться, потому что невозможно передать вращательное движение от сателлитов на планетарное колесо, как в случае прямозубого или конического дифференциала.
Механический КПД дифференциала зависит от геометрии червячной передачи. Конструкция Torsen используется также и в межосевом дифференциале.
Самоблокирующийся дифференциал с фрикционной муфтой
Самоблокирующийся дифференциал с фрикционной муфтойСамоблокирующийся дифференциал с многодисковой муфтой имеет зажимной эффект до 35%, что означает, что он увеличивает на это значение долю крутящего момента (ведущего), приходящуюся на нескользящее колесо той же оси.
Функцию блокировки дифференциала выполняет многодисковая муфта. Это многодисковое сцепление, в котором один набор дисков (внешний) соединен с кожухом дифференциала, а другой набор (внутренний) соединен с центральным колесом.
Если планки прижаты друг к другу, два вала прочно соединяются, и дифференциал закрывается. Рейки гидравлически прижимаются друг к другу. Если сцепление на одной из осей потеряно, валы вращаются относительно друг друга, давление в гидравлическом контуре увеличивается за счет сжатия ламелей по направлению друг к другу, и, таким образом, дифференциал частично или полностью блокируется. Давление создается осевым насосом.
Межосевой дифференциал
Межосевой дифференциал используется в полноприводных автомобилях. У этих автомобилей еще и по два дифференциала на каждой оси. Привод второй оси может быть включен вручную или быть постоянным.
Форма межосевого дифференциала асимметрична, чтобы отношение передаваемых моментов делилось на отношение осевых нагрузок.
Повышение согласованности межколесных дифференциалов осей решается несколькими способами. Помимо винтового ( Torsen ) дифференциала, используется уже упомянутый выше дифференциал с вязкостной муфтой или комбинация вязкой муфты с гидравлическим торможением — также используется муфта Haldex .
Сцепление Haldex оснащено электронной системой, которая помогает ускорить его работу. Это не дифференциал в полном смысле этого слова, а муфта, которая из-за разницы в скорости вращения колес передней и задней осей соединяет привод задней оси с постоянным приводом передней оси.
Как работает дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (ДПВС)? — Видео
Читать еще по теме
на видео Дифференциал типа Torsen, как он работает?
Слово Torsen наверняка что-то для вас значит, мы вообще говорим о нем для характеристики знаменитых самоблокирующихся дифференциалов, предназначенных для тяги с очень мощным двигателем. Ведь последним потом сложно передать всю мощность с классическим дифференциалом, в этом случае возникает всеобщая паника и каждое колесо начинает крутиться в своем темпе в полнейшей неорганизованности (колесо которое не едет вперед, пока другое катается/горит «дико»). Короче говоря, тогда необходимо иметь возможность внести во все это немного согласованности, ограничив дельту скорости между колесами, так что вот пример полезности Torsen.
Давайте сначала рассмотрим общий принцип этого типа передач, зная, что название происходит от сокращения слов Torque и Sensing.
Обычный дифференциал позволяет распределять мощность от одного источника между двумя осями: в этом случае мощность двигателя распределяется между двумя колесами. Это позволяет, кроме того, распределять мощность по двум осям, а также то, что крутящий момент может быть разным на каждой оси. Например, со стандартным дифференциалом, если одно из колес находится в вакууме (которое, следовательно, не испытывает сопротивления), весь крутящий момент будет передаваться другому. Этот тип дифференциала является основным и поэтому реагирует «первичным» образом. Таким образом, в моем примере у нас будет автомобиль, который видит, что его колесо в вакууме вращается, а другое не движется… Таким образом, автомобиль остается на месте и не может двигаться вперед.
С Torsen у нас то же самое, за исключением того, что составляющая его шестерня предотвращает слишком высокую скорость вращения между осями / осями. В результате мы не можем получить одно колесо, вращающееся в вакууме, в то время как другое не движется. Если одно из колес сдвинется, то и другое должно будет сделать то же самое! Конечно, здесь речь не идет о блокировке дифференциала, колеса по-прежнему можно вращать с другой скоростью, но до определенного предела: поэтому проскальзывание между двумя осями ограничено.
Поэтому обратите внимание, что Torsen обеспечивает постоянную связь между двумя осями / осями, ограниченное скольжение не может контролироваться и оно параметрируется в соответствии с используемыми передачами (некоторые Audi QUattro имеют передаточное число 50/50, а другие, как правило, RS — 40/60 для создания движущего эффекта).
Таким образом, это (помимо прочего) для очень мощной тяги, у которой больше не будет ни одного колеса, которое вращается само по себе, когда вы ускоряетесь, как гонщик. Действительно, с классическим дифференциалом автомобиль будет иметь два десинхронизированных передних колеса, которые будут вращаться независимо друг от друга с желаемой скоростью (в зависимости от степени сцепления на каждой оси). Затем передняя ось играет в родео и делает небольшой беспорядок, затем необходимо разгрузить двигатель, чтобы вернуться на трассу.
Слово Torsen наверняка что-то для вас значит, обычно мы говорим о нем для характеристики знаменитых самоблокирующихся дифференциалов, предназначенных для тяги с очень мощным двигателем. Ведь последним потом сложно передать всю мощность с классическим дифференциалом, в этом случае возникает всеобщая паника и каждое колесо начинает крутиться в своем темпе в полнейшей неорганизованности (колесо которое не едет вперед, пока другое катается/горит «дико»). Короче говоря, тогда необходимо иметь возможность внести во все это немного согласованности, ограничив дельту скорости между колесами, так что вот пример полезности Torsen.
Давайте сначала рассмотрим общий принцип этого типа передач, зная, что название происходит от сокращения слов Torque и Sensing.
Обычный дифференциал позволяет распределять мощность от одного источника между двумя осями: в этом случае мощность двигателя распределяется между двумя колесами. Это позволяет, кроме того, распределять мощность по двум осям, а также то, что крутящий момент может быть разным на каждой оси. Например, со стандартным дифференциалом, если одно из колес находится в вакууме (которое, следовательно, не испытывает сопротивления), весь крутящий момент будет передаваться другому. Этот тип дифференциала является основным и поэтому реагирует «первичным» образом. Таким образом, в моем примере у нас будет автомобиль, который видит, что его колесо в вакууме вращается, а другое не движется. .. Таким образом, автомобиль остается на месте и не может двигаться вперед.
С Torsen у нас то же самое, за исключением того, что составляющая его шестерня предотвращает слишком высокую скорость вращения между осями / осями. В результате мы не можем получить одно колесо, вращающееся в вакууме, в то время как другое не движется. Если одно из колес сдвинется, то и другое должно будет сделать то же самое! Конечно, здесь речь не идет о блокировке дифференциала, колеса по-прежнему можно вращать с другой скоростью, но до определенного предела: поэтому проскальзывание между двумя осями ограничено.
Поэтому обратите внимание, что Torsen обеспечивает постоянную связь между двумя осями / осями, ограниченное скольжение не может контролироваться и оно параметрируется в соответствии с используемыми передачами (некоторые Audi QUattro имеют передаточное число 50/50, а другие, как правило, RS — 40/60 для создания движущего эффекта).
Таким образом, это (помимо прочего) для очень мощной тяги, у которой больше не будет ни одного колеса, которое вращается само по себе, когда вы ускоряетесь, как гонщик. Действительно, с классическим дифференциалом автомобиль будет иметь два десинхронизированных передних колеса, которые будут вращаться независимо друг от друга с желаемой скоростью (в зависимости от степени сцепления на каждой оси). Затем передняя ось играет в родео и делает небольшой беспорядок, затем необходимо разгрузить двигатель, чтобы вернуться на трассу.
Torsen LSD информация и фото
Torsen LSD информация и фотоВот больше информации о G319 Torsen LSD, который я получил с двигателем. Он пришел от JZA70 Supra (1JZ-GTE). Я хочу установить его в твердом задний мост и использовать его в моем проекте 1JZGTE ->
TA23, но это другая история.Что такое Torsen LSD?
Torsen LSD — это механический LSD, состоящий только из шестерен. У него нет сцепления, которые могут изнашиваться. Он также не требует специального масла для ЛСД. будет работать счастливо на обычном трансмиссионном масле. Знаменитая «поддомкратить и прокрутить одно колесо» тест не работает для Torsen LSD — код оси действительно единственный способ чтобы идентифицировать его, не открывая его.Как это работает?
Этот абзац предполагает, что вы знаете, как работает стандартный открытый дифференциал. Если вы не надо, смотри здесь.Все основано на одном принципе — червячная передача не может дать обратный ход червь. Видишь, что я имею в виду? Тогда переходите к следующему абзацу, потому что я Теперь объясните примерно, что такое червь.
Представьте себе шестерню с очень мелкими зубьями размером с резьбу болта. Теперь добавьте болт, и его резьба соединяется с зубьями шестерни. Держите болт устойчивый и вращать его. Он будет управлять шестерней, верно? Хорошо, теперь попробуй повернуть шестерня. Он будет казаться запертым — заставить его крутиться не получится.
Torsen LSD состоит из трех пар червяков, как обычный дифференциал. имеет 2 или 4 шестерни. Черви в каждой паре соединены нормальными прямозубые шестерни, а сами червяки приводят в движение боковые шестерни. (примечание: в обычном дифференциале одна шестерня приводит в движение обе боковые шестерни. торсен, они приводятся в движение парой червяков, по одному на каждая боковая передача)
Теперь, если одно колесо теряет сцепление с дорогой, оно будет пытаться крутиться быстрее, чем
другой. Чтобы это стало возможным, червям придется крутиться. Сейчас
потому что червяки будут сопротивляться движению боковыми шестернями, скорость
разница между колесами ограничена: мы получили LSD!
Чтобы прояснить эту историю, не помешало бы несколько рисунков. я не художник
хотя — Есть добровольцы?